【正文】 圖413底座支腳 圖414 鏡像支腳到現(xiàn)在為止進(jìn)水段的建模已經(jīng)完成，還有一些小的細(xì)節(jié)特征需要去創(chuàng)建，比如地下的放水孔和需要倒圓角的地方，這里不再一一祥述。 部件裝配在虛擬仿真的過程中同樣不可避免地要進(jìn)行機(jī)械零件的組裝成型，但其與現(xiàn)實(shí)機(jī)械不一樣，可以實(shí)現(xiàn)完全精確，因?yàn)橛?jì)算機(jī)建模是可以精確繪制和精確定位的；也可以忽略某些問題，因?yàn)橛?jì)算機(jī)建模是虛擬的，可以不用考慮現(xiàn)實(shí)的重力、摩擦、干涉等因素，但這也要盡量符合現(xiàn)實(shí)，這樣才能使虛擬仿真變得有意義。 裝配約束詳情裝配主要在UG中進(jìn)行，要在“裝配”工作環(huán)境下進(jìn)行，然后逐個(gè)插入各零部件，并施以約束放置適當(dāng)位置，最后形成組裝或總裝效果。在此，放置約束是裝配時(shí)用到的主要功能，現(xiàn)作一介紹，列表中的放置約束有：絕對原點(diǎn)：按照絕對定位方式確定部件在裝配圖中的位置。選擇該選項(xiàng)，系統(tǒng)會(huì)彈出“點(diǎn)”對話框，在制定了確定的位置以后，單擊“確定”按鈕完成絕對定位操作。 選擇原點(diǎn)：此放置約束方式用于指定組件在裝配中的目標(biāo)位置，由用戶制定原定后放置裝配。通過約束：按照幾何對象之間的配對關(guān)系指定部件在裝配圖中的位置，主要約束方式有接觸、對齊、同心、距離、固定、平行、垂直、中心、膠合、角度等。在兩個(gè)或多個(gè)操作對象裝配約束時(shí)多采用這一約束。移動(dòng)：該放置約束用于在部件添加到裝配圖中以后，重新對其定位UG 裝配比較方便，建模時(shí)方向坐標(biāo)要選好，這樣建模方向坐標(biāo)和裝配方向坐標(biāo)一致，裝配起來不用旋轉(zhuǎn)，直接可以采用接觸對其的約束方式，可以節(jié)省很大工作量。在此前創(chuàng)建的模型精確的話，就可以實(shí)現(xiàn)精確定位，裝配好的組件或總裝也可以直接導(dǎo)出數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成VRML格式文件，進(jìn)而在Vrmlpad編輯器中進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)對多級泵動(dòng)作和控制。 裝配主要步驟示例由于裝配零部件較多，現(xiàn)只對主要部件進(jìn)行裝配示例。 新建裝配圖，單擊命令，添加部件，如圖415所示，從文件夾里選擇軸，約束類型選擇“絕對坐標(biāo)”，因?yàn)榇蟛糠植考家暂S為裝配目標(biāo)，所以其他部件裝配的時(shí)候選擇約束類型為“約束裝配”，單擊確定結(jié)果如圖416所示；圖415 約束工具條 圖416 軸 從軸的右端即遠(yuǎn)離電機(jī)的一端開始裝配，點(diǎn)擊添加部件命令，選擇螺紋套，裝配約束截面如圖417所示，類型選擇“接觸對對齊”，方位選擇“對齊”，然后用鼠標(biāo)先拾取螺紋套的中心線，再拾取軸的中心線，此時(shí)兩中心線已經(jīng)“合二為一”，即實(shí)現(xiàn)了中心線對齊，點(diǎn)擊應(yīng)用；但是此時(shí)只是中心線對齊了，而在Y軸方向并沒有添加約束條件，也就是在Y軸方向可以隨意移動(dòng)并不固定，所以要施加約束：根據(jù)測繪知道，螺紋套距離軸段有一定距離，所以約束類型選擇“距離”，選擇軸端面和螺紋套端面，距離輸入框輸入“2”，如圖418，點(diǎn)擊確定，完成約束； 圖417 “對齊”約束 圖418 “距離”約束軸承的裝配，添加軸承部件，選擇接觸對齊方式約束，首先中心線對齊，然后選擇面接觸進(jìn)行約束，結(jié)果如圖419所示；圖420 軸承裝配同樣的約束方式，添加軸承端蓋的約束，對末端蓋對齊約束時(shí)出現(xiàn)這種情況，末端蓋把軸承罩住了，如圖421所示，如果再實(shí)施面接觸約束時(shí)不能拾取到軸承的端面，這時(shí)需要對末端蓋進(jìn)行水平方向移動(dòng)，使末端蓋遠(yuǎn)離軸承，具體操作是點(diǎn)擊確定退出約束，單擊移動(dòng)組件命令，按照圖422的形式選擇末端蓋，運(yùn)動(dòng)選擇“動(dòng)態(tài)”，然后拖動(dòng)X軸進(jìn)行移動(dòng)，結(jié)果如圖423，然后點(diǎn)擊再進(jìn)行面接觸約束，最后結(jié)果如圖424所示；圖422 添加端蓋的約束圖423 對端蓋進(jìn)行移動(dòng)圖424 裝配端蓋添加軸承外罩，添加后會(huì)發(fā)現(xiàn)軸承外罩和端蓋重合在一起，如圖425這時(shí)首先對外罩進(jìn)行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，選轉(zhuǎn)同樣使用“移動(dòng)組件”命令，運(yùn)動(dòng)選擇“角度”，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，結(jié)果如圖426所示，最后按照接觸 的約束方式添加約束，結(jié)果如圖427所示；圖425 添加軸承外罩組件圖426 對軸承外罩進(jìn)行旋轉(zhuǎn)圖427 對外罩施加約束添加軸封填料段和出水段，同樣使用接觸和對齊約束以及旋轉(zhuǎn)命令結(jié)果如圖428；圖428 裝配出水段添加導(dǎo)水圈和葉輪，反水圈可用約束類型中的“同心”命令，然后選擇導(dǎo)水圈的邊緣圓和進(jìn)水段的邊緣圓，之后自然約束為同心，葉輪則要與軸心對齊，然后小軸轂與平衡盤軸轂端面接觸對齊，結(jié)果如圖429所示；圖429 裝配導(dǎo)水圈和葉輪依次添加葉輪殼、導(dǎo)水圈、葉輪和進(jìn)水段、軸承罩以及添加相對應(yīng)的約束條件后水泵的大致形狀已裝配完成，結(jié)果如圖430和圖431所示；圖430 裝配中間段圖431 裝配進(jìn)水段和左側(cè)外罩最后添加軸承端蓋、軸承，聯(lián)軸器以及各個(gè)部件的連接螺栓，示例中未添加裝配的有軸套、填料圈、水封環(huán)、填料壓蓋、平衡盤等部件，但是使用的約束類型與之前基本一致，最后完成總裝配圖，如圖432。圖432 泵的完整裝配圖 多級泵拆裝過程仿真多級泵的工作過程中的主要?jiǎng)幼魇橇慵鹧b，由于在VRML語言本身的特點(diǎn)決定它對動(dòng)作的仿真也是一種描述性的，只要取得了多級泵動(dòng)作過程中的關(guān)鍵位置的關(guān)鍵坐標(biāo)值，便可用位置插補(bǔ)器（positionInterpolator）和朝向插補(bǔ)器 (OrientationInterpolator)對其運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行描述，而在關(guān)鍵值之間的運(yùn)動(dòng)軌跡由瀏覽器自動(dòng)計(jì)算生成，從而形成連續(xù)的動(dòng)作。主要是模型反推法，即通過其它輔助軟件進(jìn)行建模并得出適當(dāng)?shù)慕M裝成型位置，導(dǎo)出其各位置關(guān)鍵坐標(biāo)值。 VRML仿真使用節(jié)點(diǎn)接觸傳感器接觸傳感器，當(dāng)我們把鼠標(biāo)指針放到方塊（這個(gè)幾何節(jié)點(diǎn)包含接觸傳感器）上面時(shí)，指針形狀發(fā)生變化，這意味著我們已經(jīng)進(jìn)入檢測區(qū)，如果按下鼠標(biāo)左鈕，則按照我們的定義，當(dāng)前視點(diǎn)會(huì)發(fā)生變化。作為開始的基本代碼是：VRML utf8DEF cube Transform {rotation 1 1 1 0 初始旋轉(zhuǎn)值children [Shape { 造型節(jié)點(diǎn)appearance Appearance {material Material { diffuseColor 1 0 0 } 漫反射RBG顏色}geometry Box {} }DEF TouchS TouchSensor {} 將方塊設(shè)置接觸節(jié)點(diǎn)]}DEF revolver Script { 腳本程序eventIn SFBool startRevolving 接收事件eventOut SFRotation revolve 輸出事件（放置值）field SFFloat angle 0url javascript :function startRevolving () {revolve[0]=1。revolve[1]=1。revolve[2]=1。 旋轉(zhuǎn)軸為（1，1，1）revolve[3]=angle。angle+=。 }}ROUTE TO 腳本輸入路由ROUTE TO 腳本輸出路由其中，方塊cube包含兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，前者定義了它的形態(tài)（紅色的單位立方體），后者把它定義成接觸傳感器。注意，cube的類型是Transform節(jié)點(diǎn)，它的rotation 域是外露域，指定本組相對于上層坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)值，這里指定的初始值是“1 1 1 0 ”，其中前三個(gè)數(shù)值定義旋轉(zhuǎn)軸，最后一個(gè)值定義旋轉(zhuǎn)角。由于它是外露域，因而可以通過入事件（名為set_rotation）進(jìn)行修改，下面定義的動(dòng)態(tài)行為就是這樣實(shí)現(xiàn)的。 Script節(jié)點(diǎn)revolver的核心是內(nèi)聯(lián)的ECMAScript腳本函數(shù)。它給定一個(gè)不斷變化的旋轉(zhuǎn)值。當(dāng)鼠標(biāo)指針移動(dòng)到方塊之上時(shí)，接觸傳感器發(fā)出isOver,和第一節(jié)中采用的isActive事件不同，isOver只有在鼠標(biāo)左鈕按下時(shí)才會(huì)發(fā)出。isOver事件通過路由傳遞給腳本節(jié)點(diǎn)的事件入口startRevolving,從而啟動(dòng)函數(shù)startRevolving,函數(shù)將一個(gè)新的旋轉(zhuǎn)值發(fā)往事件出口revolve,這個(gè)旋轉(zhuǎn)值通過路由進(jìn)入cube的外露域rotation,修改了方塊的旋轉(zhuǎn)角，引起它的朝向變化。鼠標(biāo)指針在cube上面的每次方位變化都引起isOver事件發(fā)送一次，從而導(dǎo)致方塊旋轉(zhuǎn)一次。時(shí)間傳感器 為了使方塊能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)，需要引進(jìn)等間隔連續(xù)發(fā)送的時(shí)間序列，這正是時(shí)間傳感器的用武之地。時(shí)間傳感器隨著時(shí)間推移不斷產(chǎn)生事件，可用于多種目的，包括：a. 驅(qū)動(dòng)連續(xù)性的仿真和動(dòng)畫b. 控制周期性的活動(dòng)（如每分鐘一次）c. 初始化單獨(dú)事件，如報(bào)警鐘下面是我們要用的時(shí)間傳感器和修改后的路由關(guān)系：DEF ticker TimeSensor {cleInterval loop TRUE 自動(dòng)循環(huán)為真enabled FALSE 開始為不啟動(dòng)}ROUTE TO 多個(gè)路徑傳遞事件ROUTE TO ROUTE TO enabled用于啟用和停用時(shí)間傳感器，開始時(shí)它處于停用狀態(tài)，以后由接觸傳感器的isOver事件修改這一狀態(tài)。，并用它來觸發(fā)revolver的startRevolving事件，注意，cycleTime事件的類型為SFTime,而路由兩端事件的類型必須匹配，所以盡管這里我們不關(guān)心這個(gè)事件表示的具體時(shí)刻，revolver的函數(shù)startRevolving()，從而驅(qū)動(dòng)方塊連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 插補(bǔ)器插補(bǔ)器節(jié)點(diǎn)可認(rèn)為是VRML內(nèi)置的腳本節(jié)點(diǎn)，它們執(zhí)行簡單的動(dòng)態(tài)計(jì)算，通常和時(shí)間傳感器或者能夠使對象產(chǎn)生動(dòng)作的節(jié)點(diǎn)結(jié)合在一起使用，生成線性關(guān)鍵幀動(dòng)畫。插補(bǔ)器節(jié)點(diǎn)實(shí)際上是一個(gè)由關(guān)鍵點(diǎn)和對應(yīng)關(guān)鍵值定義的分段線形函數(shù)。根據(jù)插值類型的不同，VRML共定義六個(gè)插補(bǔ)器節(jié)點(diǎn)：ColorInterpolator(顏色插補(bǔ)器)、CoordinateInterpolator(坐標(biāo)插補(bǔ)器)、NormalInterpolator(法線插補(bǔ)器)、OrientationInterpolator(朝向插補(bǔ)器)、positionInterpolator(位置插補(bǔ)器)、ScalarInterpolator(標(biāo)量插補(bǔ)器)。所有插補(bǔ)器的域和事件都是類似的：eventIn SFFloat set_fruction exposedField MFFloat key [...]exposedField MFtype keyValue [.....]eventOut [S|M]Ftype value_changed關(guān)鍵值域keyValue的類型決定了插補(bǔ)器的類型（例如，OrientationInterpolator的keyValue域的類型是MFFloat）.入事件set_fraction接收SFFloat型的事件，插補(bǔ)器隨即根據(jù)它進(jìn)行插值，并通過出事件value_changed送出插值結(jié)果。 這里我把時(shí)間傳感器的fraction_changed事件作為插補(bǔ)器的輸入，這個(gè)事件是一個(gè)[0,1]區(qū)間的值，每個(gè)時(shí)間步都送出一次，表示當(dāng)前周期內(nèi)已過去的時(shí)間相對于整個(gè)周期的比例，是插補(bǔ)器常用的輸入源之一。與此對應(yīng)，插補(bǔ)器關(guān)鍵幀的取值也定義在[0,1]范圍內(nèi)。與0和1這兩個(gè)關(guān)鍵幀對應(yīng)的關(guān)鍵值的旋轉(zhuǎn)軸是相同的，只是旋轉(zhuǎn)角度不同（0,）,這樣方位插補(bǔ)器輸出的旋轉(zhuǎn)值的旋轉(zhuǎn)軸固定不變，,然后不斷重復(fù)。要注意的是器關(guān)鍵幀的取值是可不完整的，如[,]，這說明只在此區(qū)間進(jìn)行插補(bǔ)保持取值，其余區(qū)間不變。 VRML多級泵的制作VrmlPad ，該工具有以下特點(diǎn)： 可以編本地和遠(yuǎn)程的文件。 支持高級查找，使用書簽，支持取消操作和重復(fù)操作。 分色顯示，自動(dòng)偵錯(cuò)功能。 采用樹形結(jié)構(gòu)顯示場景。 支持在右邊框中即時(shí)預(yù)覽和瀏覽器中全屏預(yù)覽 有功能強(qiáng)大的發(fā)布向?qū)А?VrmlPad環(huán)境中可以處理和執(zhí)行其它語言編寫的外部應(yīng)用程序。 提供了文件列表功能，便于用戶管理目錄。VrmlPad編輯器如圖417所示。圖433 VrmlPad 編輯器編輯器中可以看到，不僅各色顯示的程序內(nèi)容一目了然，而且在右邊框也可以預(yù)覽到其所產(chǎn)生的三維造型，方便快捷。在此對UG實(shí)體設(shè)計(jì)導(dǎo)出了模型文件進(jìn)行動(dòng)作模擬。1. 泵導(dǎo)入VRML在VR中各物體的位置關(guān)系都是有相對坐標(biāo)和絕對坐標(biāo)之分的，絕對坐標(biāo)是物體相對虛擬現(xiàn)實(shí)世界中系統(tǒng)初始原點(diǎn)的坐標(biāo)位置，相對坐標(biāo)是兩個(gè)物體之間的相對位置關(guān)系。，依次來創(chuàng)建四分之一剖視的拆分仿真。2. 設(shè)置動(dòng)作多級泵的動(dòng)作主要是由插補(bǔ)器來設(shè)置關(guān)鍵點(diǎn)的關(guān)鍵值來實(shí)現(xiàn)的。前面已經(jīng)對插補(bǔ)器作過介紹，在此就只對其在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作一部分的說明。在泵殼拆分的設(shè)計(jì)過程中，主要是要計(jì)算好泵殼在自行拆分過程中的位置和想要的軌跡，以下便是泵殼實(shí)現(xiàn)拆分剖視的代碼：DEF bode(3/4) Transform { 定義泵的坐標(biāo)變換節(jié)點(diǎn)translation 0 0 0rotation 0 0 0 0children [ Inline { url 引入1/4剖視實(shí)體}] }DEF bode(1/4) Transform {translation 0 0 0rotation 0 0 0 0children [ DEF tou TouchSensor { 定義觸摸傳感器節(jié)點(diǎn)enabled TRUE} Inline { url }] }DEF Time(1/4) TimeSensor { 定義時(shí)間傳感器節(jié)點(diǎn)enabled FALSE cycleInterval 10